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2012 年度 実績報告書

新原理に基づく革新的シリコン省エネダイオード

研究課題

研究課題/領域番号 22360118
研究機関九州工業大学

研究代表者

大村 一郎  九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10510670)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードパワーエレクトロニクス / 電子デバイス・機器 / 電力用ダイオード / 省エネルギー / 二酸化炭素排出削減
研究概要

電気電子機器の電源で莫大な数用いられる電力用パワー半導体(パワーダイオード等)に着目し、大量生産可能なインフラを持つシリコン技術で、従来にくれば50%程度の損失削減の原理確認と基本設計の完了を狙う。本技術のPC用のACアダプタの適用のみで、毎年2MWの大型風力発電を50機導入するのと同等のCO2削減効果が得られる。従来PiNダイオードの電流導通では電子およびホールの注入が十分に制御されず、大きな損失の原因になっていた。今年度は特に微細化技術による高性能化が可能であることを示し、具体的な設計を行った。
①パワー半導体での新しいスケール則に基づく設計を提案し、新しい設計方法に基づく微細化により同一チップ面積、同一電圧降下の条件で約5倍の電流を流す能力が得られることが分かった。(H24年度に国内特許出願済み、H25年度、優先権を利用し外国特許出願決定。)
②ゲートの駆動エネルギーは微細化係数の2乗に反比例することが分かり、例えば現状の10倍の微細化で、同一チップ面積で駆動エネルギーは100分の1に減少し、新たなゲート駆動方法が可能になることが分かった。
③この結果ゲート駆動回路のチップ上への集積化や、チップオンチップの実装による集積化が容易になる。
④微細化により製造工程の短縮と大口径ウエハの利用が可能となることで、量産性が大幅に向上する。
上記内容は、日経エレクトロニクス(2013/2/18)に2ページ記事として掲載された。また半導体産業新聞(2012/8/8)に微細化のメリットに関し掲載。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (5件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] “Role of Simulation Technology for the Progress in Power Devices and Their Applications”2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Ohashi, Ichiro Omura
    • 雑誌名

      IEEE TRANSACTION ON ELECTRON DEVICES

      巻: Vol.60 ページ: 528-536

    • DOI

      10.1109/TED.2012.2228272

    • 査読あり
  • [雑誌論文] “IGBT Scaling Principle Toward CMOS Compatible Wafer Processes”2012

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Tanaka, Ichiro Omura
    • 雑誌名

      Solid-State Electronics

      巻: Vol.80 ページ: 118-123

    • DOI

      10.1016/j.sse.2012.10.020

    • 査読あり
  • [学会発表] 「高耐圧パワーデバイス用スケールダウン・テストヘッドの開発」2013

    • 著者名/発表者名
      松吉峻、附田正則(ICSEAD)、平井秀敏、大村一郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 発表場所
      熊本、日本
    • 年月日
      20130124-20130125
  • [学会発表] “Scaling Rule for Very Shallow Trench IGBT toward CMOS Process Compatibility”2012

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Tanaka, Ichiro Omura
    • 学会等名
      The 24th International Symposium on Power Semiconductor Devices & IC's (ISPSD’12)
    • 発表場所
      Bruges, Belgium
    • 年月日
      20120604-20120607
  • [学会発表] “Universal Trench Edge Termination Design”2012

    • 著者名/発表者名
      Kota Seto, Ryu Kamibaba, Masanori Tsukuda, Ichiro Omura
    • 学会等名
      The 24th International Symposium on Power Semiconductor Devices & IC's (ISPSD’12)
    • 発表場所
      Bruges, Belgium
    • 年月日
      20120604-20120607
  • [学会発表] “Scattering Parameter Approach to Power MOSFET Design for EMI”2012

    • 著者名/発表者名
      Masanori Tsukuda, Keiichiro Kawakami, Ichiro Omura
    • 学会等名
      The 24th International Symposium on Power Semiconductor Devices & IC's (ISPSD’12)
    • 発表場所
      Bruges, Belgium
    • 年月日
      20120604-20120607
  • [学会発表] “Lateral Power Devices: from LDMOS, LIGBT to GaN”2012

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Omura
    • 学会等名
      2012 International Symposium on VLSI Technology, Systems and Applications VLSI Design, Automation and Test
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      20120423-20120425
    • 招待講演
  • [産業財産権] 高電圧電力用半導体装置2012

    • 発明者名
      大村一郎、瀬戸康太、附田正則
    • 権利者名
      九州工業大学
    • 産業財産権番号
      特願 2012-123461
    • 出願年月日
      2012-05-30
  • [産業財産権] 高電圧絶縁ゲート型電力用半導体装置2012

    • 発明者名
      大村一郎、田中雅浩、三木大和
    • 権利者名
      九州工業大学
    • 産業財産権番号
      特願 2012-123462
    • 出願年月日
      2012-05-30
  • [産業財産権] 高電圧絶縁ゲート型電力用半導体装置2012

    • 発明者名
      大村一郎、田中雅浩、附田正則、
    • 権利者名
      九州工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2012-195347
    • 出願年月日
      2012-09-05
  • [産業財産権] 半導体装置及び駆動方法2012

    • 発明者名
      大村一郎、松本泰明、津田基裕、
    • 権利者名
      九州工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      101117564(TW)
    • 出願年月日
      2012-05-17
    • 外国
  • [産業財産権] 半導体装置及び駆動方法2012

    • 発明者名
      大村一郎、松本泰明、津田基裕、
    • 権利者名
      九州工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2012/062300
    • 出願年月日
      2012-05-14
    • 外国

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公開日: 2014-07-24  

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